(57)【要約】【課題】磁性記録層の劣化、および下地層からの元素の溶出による突起の形成を防止し、高密度のパターンド媒体を提供する。【解決手段】トラック、サーボ部またはデータ部のパターンに加工された磁性膜と、前記トラック、サーボ部またはデータ部の磁性膜のパターン間に埋め込まれた、母材と前記母材を構成しない金属で形成されたバリア材とを含む非磁性埋め込み材とを有することを特徴とするパターンド媒体。【選択図】      図４
2007323724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラック、サーボ部またはデータ部のパターンに加工された磁性膜と、
前記トラック、サーボ部またはデータ部の磁性膜のパターン間に埋め込まれた、母材と前記母材を構成しない金属で形成されたバリア材とを含む非磁性埋め込み材と
を有することを特徴とするパターンド媒体。
【請求項２】
前記母材が、Ｃ、またはＳｉ、ＴａもしくはＴｉとＯもしくはＮとの化合物で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパターンド媒体。
【請求項３】
前記バリア材が、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂａ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種の金属で形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパターンド媒体。
【請求項４】
前記バリア材が層状に存在することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のパターンド媒体。
【請求項５】
前記埋め込み材は、第１の母材、バリア材、および第２の母材が積層された構造を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のパターンド媒体。
【請求項６】
磁性膜をトラック、サーボ部またはデータ部のパターンに加工し、
バリア材と母材とを堆積して、前記トラック、サーボ部またはデータ部の磁性膜のパターン間およびパターン上に非磁性埋め込み材を形成し、
前記磁性膜のパターン上の母材およびバリア材をエッチングすることを含み、
前記バリア材は前記母材よりも、前記エッチングにおけるエッチングレートが速いことを特徴とするパターンド媒体の製造方法。
【請求項７】
第１の母材、バリア材、および第２の母材を堆積することを特徴とする請求項６に記載のパターンド媒体の製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のパターンド媒体と、設計浮上高さが１５ｎｍ以下のスライダーに組み込まれた記録再生ヘッドとを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターンド媒体およびその製造方法、ならびに前記パターンド媒体を用いた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録再生装置（ＨＤＤ）を高密度化させる技術として、近年、パターンド媒体が盛んに研究されている。従来のＨＤＤ媒体は、連続した磁性膜上の任意の位置において記録再生ヘッドで情報を記録再生する。これに対して、パターンド媒体は、磁性膜をあらかじめ決められたパターンに加工し、パターンに応じて記録再生ヘッドで情報を記録再生する。加工パターンの形態に関しては、サーボ情報と記録トラックのみを加工し、従来と同じ方法で周方向に記録を行ういわゆるディスクリートトラック媒体（ＤＴＭ、ＤＴＲ）と、サーボ情報だけでなく周方向にビット単位のパターンも加工する、いわゆるディスクリートビット媒体（またはビットパターンド媒体、ＢＰＭ）とが検討されている。
【０００３】
このようなディスクリートトラック媒体やディスクリートビット媒体は、以下のような利点を有する。まず、媒体上にサーボ情報をあらかじめ形成するため、従来必要であったサーボ情報を磁気記録するための時間を短縮でき、装置コストを下げることができる。また、トラック間または磁化反転単位間には磁性膜がなく、そこから発生するノイズがないため、信号品質（ＳＮＲ）を向上させることができ、高密度の磁気記録媒体および磁気記録装置を作製できる。
【０００４】
一方、ディスクリートトラック媒体やディスクリートビット媒体では、磁性膜を微細なパターンに加工する必要があるため、加工中における磁性膜のダメージが懸念される。一例として、Ｃｏなどの磁性元素の酸化により磁性膜の磁気特性が劣化し、情報の記録再生に悪影響が生じる可能性がある。加工プロセスはなるべく高真空を保ったまま行われるが、プロセスガスやプロセス装置に含まれる不純物としての水分や酸素による劣化が起こる可能性がある。また、磁気記録装置が設置される環境によっては、下地層の元素が媒体表面に溶出して突起を形成し、１０ｎｍ程度で浮上している記録再生ヘッドが突起に衝突して破損する可能性がある。近年開発されている垂直磁気記録媒体では、軟磁性下地層（軟磁性下地層）が採用されており、従来と比べて多種の元素が比較的厚く堆積され、複雑な膜構成となっている。このために元素溶出に関してはより一層の考慮が必要である。ディスクリートトラック媒体やディスクリートビット媒体では、記録層がない部分が存在するため、仮にそこが非磁性膜で埋め込みされていても、下地層からの元素の溶出の仕方は、全面が記録層で覆われている場合とは異なる可能性がある。
【０００５】
従来、パターンド媒体として、磁性膜のパターン間に埋め込む埋め込み材として、ストップ層、下側非磁性膜および上側非磁性膜の３層を用いたものが知られている（特許文献１参照）。しかし、このストップ層は平坦化エッチングの際に磁性膜がエッチングされるのを防止することを目的としており、上記のような下地層からの元素の溶出を防止することを考慮していない。また、ストップ層は非磁性膜よりもエッチングレートが小さいため、磁性膜の上にもストップ層が残る。
【特許文献１】特開２００５−１３５４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、磁性記録層の劣化、および下地層からの元素の溶出による突起の形成を防止し、高密度のパターンド媒体および磁気記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係るパターンド媒体は、トラック、サーボ部またはデータ部のパターンに加工された磁性膜と、前記トラック、サーボ部またはデータ部の磁性膜のパターン間に埋め込まれた、母材と前記母材を構成しない金属で形成されたバリア材とを含む非磁性埋め込み材とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の他の態様に係るパターンド媒体の製造方法は、磁性膜をトラック、サーボ部またはデータ部のパターンに加工し、バリア材と母材とを堆積して、前記トラック、サーボ部またはデータ部の磁性膜のパターン間およびパターン上に非磁性埋め込み材を形成し、前記磁性膜のパターン上の母材およびバリア材をエッチングすることを含み、前記バリア材は前記母材よりも、前記エッチングにおけるエッチングレートが速いことを特徴とする。
【０００９】
本発明のさらに他の態様に係る磁気記録再生装置は、上記のパターンド媒体と、設計浮上高さが１５ｎｍ以下のスライダーに組み込まれた記録再生ヘッドとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施形態に係るパターンド媒体は、磁性膜のパターン間に埋め込まれる非磁性埋め込み材中に金属で形成されたバリア材が含まれているので、プロセス中の酸化による記録層の劣化、および下地層からの元素の溶出による突起の形成を防止できる。この結果、高密度のパターンド媒体および磁気記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、パターンド媒体を模式的に示す斜視図である。パターンド媒体１１の表面にはセクターが形成され、セクター内には、ユーザデータが書き込まれるデータ部１２と、バースト信号、アドレス、プリアンブルなどを含むトラッキングやデータアクセス制御のためのサーボ部１３とが存在する。図１には、ディスク面におけるこれらの部分の配置を模式的に線で示している。
【００１２】
図２は、ディスクリートトラック媒体のデータ部とサーボ部を拡大して示す平面図である。図２のデータ部１２では、周方向に連続したトラックを形成する磁性膜が非磁性埋め込み材によって分離された状態で形成されている。図２のサーボ部１３では、磁性膜のパターンが現行の磁気記録媒体のサーボパターンに対応している。サーボ部１３には、たとえばトラッキング制御を行うためのバースト信号１４が含まれている。
【００１３】
図３は、ディスクリートビット媒体のデータ部とサーボ部を拡大して示す平面図である。図３のデータ部１２では、データビットを形成する磁性膜が非磁性埋め込み材によって分離された状態で形成されている。
【００１４】
図４に、本発明の第１の実施形態に係るパターンド媒体の断面図を示す。基板３１上に、下地層３２、パターン化された磁性膜からなる磁気記録層３３が形成されている。磁気記録層３３のパターン間の凹部には、第１の埋め込み材３４、バリア材３６、第２の埋め込み材３５を積層した構造を有する非磁性埋め込み材が埋め込まれている。これらの上には保護層３７が形成されている。
【００１５】
基板３１としては、たとえばガラス基板、Ａｌ系合金基板、セラミック、カーボン、酸化表面を有するＳｉ単結晶基板、およびこれらの基板にＮｉＰなどのメッキを施したものなどが用いられる。ガラス基板としては、アモルファスガラス、結晶化ガラスがある。アモルファスガラスとしては汎用のソーダライムガラス、アルミノシリケートガラスが用いられる。結晶化ガラスとしては、リチウム系結晶化ガラスが用いられる。セラミック基板としては、汎用の酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素などを主成分とする焼結体や、これらの繊維強化物などが用いられる。
【００１６】
下地層３２としては、ＨＤＤ媒体に一般に用いられているものが挙げられる。一般には記録層の結晶配向や微細構造を制御する目的で非磁性の薄膜が用いられる。垂直磁気記録媒体において、記録層にＣｏＣｒＰｔ合金を用いる場合には、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｔｉ、Ｗ、Ｔａ、またはこれらにＳｉＯ2などを添加した下地層が用いられる。製造上の観点およびコストの観点から、下地層は可能な限り薄い方が好ましい。典型的には１〜５０ｎｍである。特に、垂直磁気記録媒体の場合には、磁性を持った、いわゆる軟磁性下地層（軟磁性下地層）を用いることができる。
【００１７】
軟磁性下地層は、垂直磁磁気記録層を磁化するための磁気ヘッドたとえば単磁極ヘッドからの記録磁界を、水平方向に通して、磁気ヘッド側へ還流させるという磁気ヘッドの機能の一部を担っており、記録層に急峻で充分な垂直磁界を印加させ、記録再生効率を向上させる役目を果たし得る。軟磁性下地層には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏを含む材料が用いられる。このような材料として、ＦｅＣｏ系合金たとえばＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＶなど、ＦｅＮｉ系合金たとえばＦｅＮｉ、ＦｅＮｉＭｏ、ＦｅＮｉＣｒ、ＦｅＮｉＳｉなど、ＦｅＡｌ系合金、ＦｅＳｉ系合金たとえばＦｅＡｌ、ＦｅＡｌＳｉ、ＦｅＡｌＳｉＣｒ、ＦｅＡｌＳｉＴｉＲｕ、ＦｅＡｌＯなど、ＦｅＴａ系合金たとえばＦｅＴａ、ＦｅＴａＣ、ＦｅＴａＮなど、ＦｅＺｒ系合金たとえばＦｅＺｒＮなどが挙げられる。また、Ｆｅを６０ａｔ％以上含有するＦｅＡｌＯ、ＦｅＭｇＯ、ＦｅＴａＮ、ＦｅＺｒＮなどの微結晶構造、または微細な結晶粒子がマトリクス中に分散されたグラニュラー構造を有する材料を用いることができる。軟磁性下地層の他の材料として、Ｃｏと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、およびＹのうち少なくとも１種とを含有するＣｏ合金を用いることができる。Ｃｏは、好ましくは８０ａｔ％以上含まれる。このようなＣｏ合金は、スパッタ法により製膜した場合にアモルファス層が形成されやすく、アモルファス軟磁性材料は結晶磁気異方性、結晶欠陥および粒界がないため、非常に優れた軟磁性を示す。軟磁性下地層にアモルファス軟磁性材料を用いることにより、媒体の低ノイズ化を図ることができる。好適なアモルファス軟磁性材料としては、たとえばＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、およびＣｏＺｒＴａ系合金などが挙げられる。
【００１８】
軟磁性下地層の下に、軟磁性下地層の結晶性を向上させるため、または基板との密着性を向上させるためにさらに下地層を設けてもよい。このような下地層の材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｃｒ、Ｐｔ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物が用いられる。
【００１９】
軟磁性下地層と記録層との間に、非磁性膜からなる中間層を設けてもよい。中間層の役割は、軟磁性下地層と記録層との交換結合相互作用を遮断することと、記録層の結晶性や微細構造を制御することの２つがある。中間層の材料としては、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｗ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｓｉ、もしくはこれらを含む合金、またはこれらの酸化物もしくは窒化物が用いられる。
【００２０】
スパイクノイズ防止のために軟磁性下地層を複数の層に分割し、それらの間に０．５〜１．５ｎｍのＲｕ層を挿入して、それらを反強磁性結合させてもよい。また、ＣｏＣｒＰｔ、ＳｍＣｏ、ＦｅＰｔなどの面内異方性を持った硬磁性膜またはＩｒＭｎ、ＰｔＭｎなどの反強磁性膜からなるピニング層と、軟磁性層とを交換結合させてもよい。これらの構造において、交換結合力を制御するために、Ｒｕ層の上または下に磁性膜（たとえばＣｏ）または非磁性膜（たとえばＰｔ）を積層してもよい。
【００２１】
軟磁性下地層の厚さは１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。１ｎｍ未満の場合には連続した薄膜とはならず、十分な磁界還流機能をもたらすことができない。２００ｎｍを超えると内部応力のために剥離が起こりやすくなり、また媒体コストが上がるために好ましくない。軟磁性下地層の厚さは１０ｎｍ以上８０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００２２】
磁気記録層３３としては、一般に用いられる面内磁気記録層または垂直磁気記録層を用いることができる。パターンド媒体は高密度ＨＤＤ媒体として開発されていることから、垂直磁気記録層を用いたものが多い。
【００２３】
垂直磁気記録用の磁気記録層３３としては、Ｃｏを主成分とするとともに少なくともＰｔを含み、さらに酸化物を含んだ材料からなる。この酸化物としては、特に酸化シリコン、酸化チタンが好適である。垂直磁気記録層は、層中に磁性粒子（磁性を有した結晶粒子）が分散していることが好ましい。この磁性粒子は、垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造であることが好ましい。このような構造を形成することにより、垂直磁気記録層の磁性粒子の配向および結晶性が良好になり、結果として高密度記録に適した信号／ノイズ比（ＳＮＲ）を得ることができる。
【００２４】
このような構造を得るためには、含有させる酸化物の量が重要となる。酸化物の含有量は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔの総量に対して３ｍｏｌ％以上１２ｍｏｌ％以下が好ましく、５ｍｏｌ％以上１０ｍｏｌ％以下がより好ましい。垂直磁気記録層中の酸化物の含有量として上記範囲が好ましいのは、層を形成した際、磁性粒子の周りに酸化物が析出し、磁性粒子を孤立化、微細化することができるためである。酸化物の含有量が上記範囲を超えた場合、酸化物が磁性粒子中に残留し、磁性粒子の配向性、結晶性を損ね、さらには磁性粒子の上下に酸化物が析出し、結果として磁性粒子が垂直磁気記録層を上下に貫いた柱状構造が形成されなくなるため好ましくない。酸化物の含有量が上記範囲未満である場合、磁性粒子の分離、微細化が不十分となり、結果として記録再生時におけるノイズが増大し、高密度記録に適した信号／ノイズ比（ＳＮＲ）が得られなくなるため好ましくない。
【００２５】
垂直磁気記録層のＣｒ含有量は、０ａｔ％以上１６ａｔ％以下が好ましく、１０ａｔ％以上１４ａｔ％以下がより好ましい。Ｃｒ含有量が上記範囲であれば、磁性粒子の一軸結晶磁気異方性定数Ｋｕを下げすぎず、また、高い磁化を維持し、結果として高密度記録に適した記録再生特性と十分な熱揺らぎ特性が得られるために好適だからである。Ｃｒ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子のＫｕが小さくなるため熱揺らぎ特性が悪化し、また、磁性粒子の結晶性、配向性が悪化し、結果として記録再生特性が悪くなるため好ましくない。
【００２６】
垂直磁気記録層のＰｔ含有量は、１０ａｔ％以上２５ａｔ％以下が好ましい。Ｐｔ含有量が上記範囲であれば、垂直磁性記録層に必要なＫｕを得られ、さらに磁性粒子の結晶性、配向性が良好であり、結果として高密度記録に適した熱揺らぎ特性、記録再生特性が得られるため、好適だからである。Ｐｔ含有量が上記範囲を超えた場合、磁性粒子中にｆｃｃ構造の層が形成され、結晶性、配向性が損なわれるおそれがあるため好ましくない。Ｐｔ含有量が上記範囲未満である場合、高密度記録に適した熱揺らぎ特性を得るためのＫｕが得られないため好ましくない。
【００２７】
垂直磁気記録層は、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｐｔ、酸化物のほかに、Ｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｎｄ、Ｗ、Ｎｂ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｒｕ、Ｒｅから選ばれる１種類以上の元素を含むことができる。上記元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進するか、または結晶性や配向性を向上することができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。上記元素の合計の含有量は、８ａｔ％以下であることが好ましい。８ａｔ％を超えた場合、磁性粒子中にｈｃｐ相以外の相が形成されるため、磁性粒子の結晶性、配向性が乱れ、結果として高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性が得られないため好ましくない。
【００２８】
垂直磁気記録層としては、上記のほかにも、ＣｏＰｔ系合金、ＣｏＣｒ系合金、ＣｏＰｔＣｒ系合金、ＣｏＰｔＯ、ＣｏＰｔＣｒＯ、ＣｏＰｔＳｉ、ＣｏＰｔＣｒＳｉ、およびＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、およびＲｕからなる群より選択された少なくとも一種を主成分とする合金とＣｏとの多層構造、さらにこの多層構造の各層にＣｒ、ＢおよびＯを添加したＣｏＣｒ／ＰｔＣｒ、ＣｏＢ／ＰｄＢ、ＣｏＯ／ＲｈＯなどを使用することができる。
【００２９】
磁気記録層３３の厚さは、１ないし６０ｎｍが好ましく、５ないし４０ｎｍがより好ましい。この範囲であれば、より高記録密度に適した磁気記録再生装置として動作し得る。磁気記録層の厚さが１ｎｍ未満であると、再生出力が低過ぎてノイズ成分の方が高くなる傾向がある。磁気記録層の厚さが４０ｎｍを超えると、内部応力の増加による膜剥離を起こす可能性があり、また媒体コストも増加するため好ましくない。磁気記録層の保磁力は、２３７０００Ａ／ｍ（３ｋＯｅ）以上とすることが好ましい。保磁力が２３７０００Ａ／ｍ（３ｋＯｅ）未満であると、熱揺らぎ耐性が劣る傾向がある。磁気記録層の角型比は０．８以上であることが好ましい。角型比が０．８未満であると熱揺らぎ耐性に劣る傾向がある。
【００３０】
保護層３７は、磁気記録層の腐食を防ぐとともに、磁気ヘッドが媒体に接触したときに媒体表面の損傷を防ぐ目的で設けられる。保護層の材料としては、たとえばＣ、ＳｉＯ2、ＺｒＯ2を含むものが挙げられる。保護層の厚さは、１ないし１０ｎｍが好ましい。この範囲であれば、ヘッドと媒体の距離を小さくできるので、高密度記録に好適である。カーボンは、ｓｐ2結合炭素（グラファイト）とｓｐ3結合炭素（ダイヤモンド）に分類できる。耐久性、耐食性はｓｐ3結合炭素のほうが優れるが、結晶質であることから表面平滑性はグラファイトに劣る。通常、カーボンはグラファイトターゲットを用いたスパッタリングにより成膜される。この方法では、ｓｐ2結合炭素とｓｐ3結合炭素が混在したアモルファスカーボンが形成される。ｓｐ3結合炭素の割合が大きいものはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれる。耐久性、耐食性に優れ、アモルファスであることから表面平滑性にも優れるため、磁気記録媒体の表面保護膜として利用されている。ＣＶＤ（Chemical vapor Deposition）によるＤＬＣの成膜は、原料ガスをプラズマ中で励起、分解し、化学反応によってＤＬＣを生成させるため、条件を合わせることで、よりｓｐ3結合炭素に富んだＤＬＣを形成することができる。
【００３１】
保護層上には、潤滑層を設けることができる。潤滑層に使用される潤滑剤としては、従来公知の材料、たとえばパーフルオロポリエーテル、フッ化アルコール、フッ素化カルボン酸などが用いられる。
【００３２】
以下、図４を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係るパターンド媒体をより詳細に説明する。
【００３３】
磁気記録層３３は、図１、図２に示したように、サーボ情報、トラック、または磁化反転ユニット単位のパターンに加工されて孤立している。磁気記録層３３のパターン間の磁性膜が取り除かれた凹部は非磁性でなければならない。空気も非磁性であるので、この部分は磁性膜を取り除いたままであっても構わないが、ヘッドの浮上安定性を考慮すると、凹部に非磁性膜を埋め込むことが好ましい。本明細書においては、この部分に埋め込む材料を（非磁性）埋め込み材と呼ぶ。埋め込み材が磁気記録層３３の上にある場合には、スペーシングロスを小さくするためにできるだけ薄い方が好ましい。一般には非磁性埋め込み材料として、ＳｉＯ2、Ｃ、ＴｉＯ、ＴｉＮなどが知られている。
【００３４】
本発明においては、非磁性埋め込み材が母材３４、３５とバリア材３６とに分かれている。母材は従来の非磁性埋め込み材と同じものが用いられる。具体的には、Ｃ、またはＳｉ、ＴａもしくはＴｉとＯもしくはＮとの化合物から構成される。バリア材は母材と異なり、金属で形成されている。具体的には、バリア材は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂａ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群より選択される少なくとも１種の金属を含有する。母材が酸化物または酸素を不純物として含む（ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴａＮなど）材料である場合、堆積プロセス中に酸素を放出して磁性膜を酸化させ劣化させる可能性がある。母材が酸素を含まないＣなどの場合、プロセスガス（たとえばスパッタリングに用いるＡｒガス）に含まれる不純物ガス（Ｏ、Ｈ2Ｏなど）によって磁性膜が酸化され劣化する可能性がある。しかるに本発明による磁気記録媒体の場合には、埋め込み材中に金属からなるバリア材が含まれるので、バリア材が優先的に酸化されることにより、すなわち酸素のゲッタリング作用により磁性膜の酸化を防ぐことができる。特に、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｂａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗは酸素親和力が強く好ましい。またこのようにして形成されたバリア材の酸化物は安定な化学結合を形成するため、それよりも基板側に存在する元素の表面への拡散を防ぐバリア層としても機能する。
【００３５】
バリア材は非磁性埋め込み材中に存在すればよく、プロセスに大量に酸素が含まれないことが想定される場合には少量でよい。図４には第１の母材３４と第２の母材３５との中間にバリア材３６が層状に存在する場合について例示している。すなわち、下地層３２の上にまず第１の母材３４の層があり、その上にバリア材３６の層があり、その上に第２の母材３５の層がある。第１の母材３４と第２の母材３５とは同じであっても異なってもよい。同じ材料の場合には製造プロセスが簡単になる利点がある。一方、異なる材料（組成や微細構造が異なるものも含む）の場合には、たとえば第１の母材３４に密着性向上と内部応力緩和の作用を持たせ、第２の母材３５に保護層３７との密着性を向上させる機能を持たせるというように、機能を分担することができる。
【００３６】
バリア材３６はプロセス中に酸素をトラップすることができれば、必ずしも層になっていなくてもよい。図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係るパターンド媒体を説明する。この図では、第１の母材３４および第２の母材３５中に、粒状のバリア材３６が分散されている。
【００３７】
必ずしも２つの母材を用いる必要はない。図６を参照して、本発明の第３の実施形態に係るパターンド媒体を説明する。この図では、下地層３２上にバリア材３６の層があり、その上に母材３５の層がある。この場合にも、バリア材３６は図５と同様に粒状になっていてもよい。また、１種の母材３４の中央部に粒状のバリア材３６が分散していてもよい。これは、図５において、第１の母材３４と第２の母材３５が同じ材料の場合に相当する。
【００３８】
なお、図４〜図６のいずれの場合でも、バリア材３６が磁気記録層３３の上にあってもかまわない。ただし、スペーシングロスを小さくするために、磁気記録層３３上のバリア材３６はできるだけ薄いことが好ましい。
【００３９】
図７ａ〜図７ｆを参照して、本発明の第１の実施形態に係るパターンド媒体の製造方法を説明する。これらの図においては、簡単のために、基板３１を省略している。
【００４０】
まず、下地層３２の上に磁性膜を成膜し、既存のプロセスにより磁性膜を加工してパターン化された磁気記録層３３を形成する。このとき、磁性膜をパターン化する方法としては、インプリントリソグラフィーや電子線リソグラフィーなどを用いることができる（図７ａ）。次に、第１の母材３４をスパッタリングなどにより堆積する（図７ｂ）。その後、バリア材３６をスパッタリングなどにより堆積する（図７ｃ）。さらに、第２の母材３４をスパッタリングなどにより堆積する（図７ｄ）。
【００４１】
次いで、エッチングによる平坦化プロセスを行う。このとき、母材がＳｉＯ2である場合にはＣＦ4を用いたＲＩＥプロセス、母材がＣである場合にはＯを用いたＲＩＥにより平坦化を行う。また、反応性ガスを使用せずにＡｒなどによるスパッタエッチングを行ってもよいし、上記の反応性ガスを添加したＡｒなどによる反応性スパッタエッチングを行ってもよい。また、第１の母材３４、第２の母材３５、またはその両方の堆積時にエッチングを同時に行ってもよい。たとえばバイアスをかけたバイアススパッタリングを行ってもよいし、ＲＩＥに用いる反応性ガスを混合してバイアススパッタを行ってもよい。これらのエッチング工程により、磁気記録層３３の上には母材がほとんどない状態になり、その一方で磁気記録層３３のパターン間には埋め込み材が設けられる（図７ｅ）。その結果、表面の凹凸は、図７ａに示した磁気記録層３３のパターンを形成した後の凹凸よりも小さくなる。このように凹凸が小さい媒体上では、ヘッド浮上が安定化する。その後、保護層３７を堆積する（図７ｆ）。
【００４２】
上述したプロセス中に不純物として酸素が存在しても、バリア材３６が酸素をトラップするので、磁気記録層３３の酸化を抑えることができる。エッチバック工程の条件によっては、バリア材３６を層状に残すこともできるし、バリア材３６を粒子状にしたり母材中に分散させた状態にしたりすることもできる。いずれの場合でも磁気記録層３３の酸化を抑えることができる。また、バリア材３６によって、下地層３３の元素が表面へ拡散するのを抑えることができる。バリア材３６をどのような形態にするかは、採用しているプロセス、下地層材料、磁気記録層材料、媒体コストに応じて適宜選択することができる。たとえば、図６に示した下地層３２上に第１の母材を設けない形態のパターンド媒体は、上記の工程において第１の母材の堆積工程を省略することにより作製することができる。
【００４３】
また、本発明者らは、バリア材による酸素トラップを利用することで、より安定したパターンド媒体の製造ができることを見出した。図８ａ〜図８ｄを参照して、その製造方法を説明する。図８ａは図７ｄに対応する。このとき、バリア材３６としては、この後のエッチバックにおけるエッチングレートが母材３４、３５よりも速いものを用いている。
【００４４】
まず、第２の母材３５をエッチングする。その結果、磁気記録層３３の上にバリア材３６が露出する（図８ｂ）。第２の母材３５をエッチング終点は、プラズマ分光やマスフィルターによりバリア材３６の構成元素をモニターすることにより検出することができる。尚、準備実験を行い、第２の母材３５のエッチングを時間制御してもよい。ここまでのエッチングには酸素や不純物を多少含んだガスを用いることもできる。たとえばＡｒを高圧にして高速でＳｉＯ2やＣをエッチングしてもよいし、ＳｉＯ2をＣＦ4混合雰囲気でエッチングしたり、Ｃを酸素混合雰囲気でエッチングしたりすることもできる。このとき、不純物ガスをバリア材３６によってトラップすることができるので、不純物がガスの状態で母材中に混入するのを抑えることができる。
【００４５】
次に、酸素などの不純物が少ない条件でエッチングを行う。たとえば純度の高いＡｒを用いて比較的低速でエッチングする。このときバリア材３６のエッチングレートは母材３４、３５よりも高いので、磁気記録層３３上のバリア材３６が先に消失する。この結果、表面の凹凸をより低くすることができる（図８ｃ）。この後、よりダメージの少ない条件でエッチングを行い、磁気記録層３３が完全に露出する時点または磁気記録層３３上にごくわずかに母材が残る時点でエッチングを停止する（図８ｄ）。その後は、図７ｆに示すように、保護膜３７を堆積する。
【００４６】
上記の製造方法において、図９ａのように第２の母材３４が除去されてもよい。また、図９ｂのようにバリア材３６が除去されてもよい。図９ｂの場合、保護層堆積プロセス時の酸化防止や下地層からの元素拡散の抑制作用は期待できないが、バリア材や第２の母材を厚く堆積しなくてすむので媒体コストを下げることができる。
【００４７】
図８ａ〜図８ｄを参照して説明したパターンド媒体の製造方法の主眼は、母材よりもエッチングレートが速い金属をバリア材として用い、バリア材の上に母材を堆積し、その後エッチングすることである。第１の母材を堆積する工程はあってもなくてもよい。
【００４８】
図８ａ〜図８ｄに説明した本発明によるパターンド媒体の製造方法に類似した方法が、特開２００５−１３５４５５号公報に開示されている。この公報では、非磁性埋め込み材としてストップ層、下側非磁性膜および上側非磁性膜の積層体を用いている。しかし、ストップ層のエッチングレートは非磁性膜より遅く、この点で本発明とは逆の関係になっている。この公報のように、エッチングによって平坦化するためにエッチングレートの遅いストップ層を用いることは広く行われている技術であり、容易に類推することができる。これに対して、本発明はその逆の関係にあるバリア材と母材を用いており、従来技術から容易に類推することはできない。また、上記公報記載の製造方法では、ストップ層のエッチングレートが遅いことから必然的に磁性膜の上にストップ層が残るため、本明細書の図４、図５、図６に示したような構造を得ることはできない。なお、上記公報には磁性膜上のストップ層をなくすことができると記載されているが、具体的にどのような方法を用いればよいのか開示されておらず、実質的には不可能であると思われる。
【実施例】
【００４９】
実施例１
本実施例では図４に示したパターンド媒体を作製した。１．８インチのガラスディスク基板上に以下の膜を成膜した。膜構成は、ガラス基板／８０ｎｍのＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性下地層／５ｎｍのＴｉからなる中間層／１０ｎｍのＲｕからなる中間層／１５ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ2からなる磁気記録層である。その上に仮の保護層として５ｎｍのＣをスパッタリングにより成膜した。
【００５０】
この上にスピンコートでレジストを塗布した。レジストとしては、高温で焼結することによってＳｉＯ2に変化するＳＯＧ（spin-on-glass）を用いた。以下のようにインプリントリソグラフィーによりパターンド媒体を作製した。あらかじめＮｉ製スタンパーを用意した。このＮｉ製スタンパーは、サーボ情報と記録トラックが凹凸で形成されたディスクリートトラック媒体に対応するパターン、サーボ情報とビットパターンが凹凸で形成されたディスクリートビット媒体（ビットパターンド媒体）に対応するパターンの両方を有し、ＤＶＤ用のスタンパーと同様の技術を用いて作製されたものである。このスタンパーを２０００ｂａｒで６０秒間レジストに圧着し、レジストにパターンを転写した（インプリント工程）。インプリントしたＳＯＧの凹凸形状を保持するために、４５０℃以上で高温焼結した。なお、ＳＯＧの形状を保持するには酸素曝露処理も有効である。また、レジストは、ＳＯＧに限らず、酸素曝露または高温焼結処理によってアルミナ化するアルミニウムアルコキシド、酸化アルミ微粒子分散レジストや、酸素曝露または高温焼結処理によってチタニア化する酸化チタン微粒子分散レジストを用いることもできる。
【００５１】
その後、第１の母材３４、バリア材３６、第２の母材３５を順次積層し、エッチングにより平坦化処理を行った。平坦化処理後、ＣＶＤ装置によりＣからなる保護層３７を堆積し、潤滑剤を塗布した。表１に、第１の母材、バリア材、第２の母材の材料を示す。
【００５２】
作製した媒体について、断面ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用い、母材の微細構造を観察した。ＥＤＸにより元素を同定したところ、母材中にバリア材が存在することがわかった。バリア材の形態は、母材の材料や積層構造の違いにより、粒子状または層状になった。表１に、バリア材の形態が粒子状（「粒」）であるか、層状（「層」）であるかを示す。
【００５３】
なお、「比較例」は単一の母材のみを使用して作製した媒体である。また、「標準」とは、パターンド媒体ではない通常のＨＤＤ媒体である。
【００５４】
Ｋｅｒｒ効果測定装置により媒体の磁気特性を評価した。評価項目として、酸化による磁気特性の劣化に起因する変化が最も顕著に現れる核形成磁界Ｈｎ（nucleation field）を採用し、半径１６ｍｍの円周上の８点でＨｎを測定して平均値を求めた。表１にＨｎの値を示す。
【００５５】
また、媒体を浮上量９ｎｍ（平均値９ｎｍで±１ｎｍのばらつきがある）のヘッドスライダーを搭載したドライブに組み込み、浮上動作試験を行った。
【００５６】
図１０に本発明の実施形態に係る磁気記録再生装置（ＨＤＤ）の斜視図を示す。この磁気記録装置は、筐体５０の内部に、磁気記録媒体１１と、磁気記録媒体１１を回転させるスピンドルモータ５１と、記録再生ヘッドを含むヘッドスライダー５５と、ヘッドスライダー５５を支持するヘッドサスペンションアッセンブリ（サスペンション５４とアクチュエータアーム５３）と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５６と、回路基板とを備える。磁気記録媒体１１はスピンドルモータ５１に取り付けられて回転され、垂直磁気記録方式により各種のデジタルデータが記録される。ヘッドスライダー５５に組み込まれている磁気ヘッドはいわゆる複合型ヘッドであり、単磁極構造のライトヘッドと、ＧＭＲ膜やＴＭＲ膜などを用いたリードヘッドとを含む。アクチュエータアーム５３の一端にサスペンション５４が保持され、サスペンション５４によってヘッドスライダー５５を磁気記録媒体１１の記録面に対向するように支持する。アクチュエータアーム５３はピボット５２に取り付けられる。アクチュエータアーム５３の他端にはアクチュエータとしてボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５６が設けられている。ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５６によってヘッドサスペンションアッセンブリを駆動して、磁気ヘッドを磁気記録媒体１１の任意の半径位置に位置決めする。回路基板はヘッドＩＣを備え、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動信号、および磁気ヘッドによる読み書きを制御するための制御信号などを生成する。
【００５７】
以下のようにして浮上動作試験を行い、元素の拡散に起因する突起の有無を評価した。媒体を６０℃、８０％ＲＨの環境に１か月放置し、さらに２時間の連続動作を行った後にＡＥ（アコースティックエミッション）測定を行った。ＡＥ試験では、１０分の浮上動作中に、回転に同期して信号が観察された場合に、除去できない突起があると判断して不合格とした。ＡＥ試験の欄の「○」は合格を、「×」は不合格を表わす。
【００５８】
表１から明らかなように、母材中にバリア材が存在すると磁性膜の酸化が抑えられ、Ｈｎがほとんど変化しないことがわかる。Ｈｎは標準サンプルの２．５ｋＯｅに比べて若干低下しており、わずかに酸化されている可能性がある。しかし、媒体のＨｎの減少がこの程度であれば、そのような媒体でも高密度のＨＤＤ装置に搭載しない限り問題はない。一方、比較例では、Ｈｎがマイナス、すなわち、外部磁界が正の領域にまで減少しており、酸化などによる磁気特性の大きな変化が起こっていることが想定される。また、埋め込み材中にバリア材を含む本発明の実施形態に係るパターンド媒体は全て、ＡＥ試験で合格となった。このことから、埋め込み材中のバリア材は元素の析出に起因する突起の形成を防止する効果を有することがわかった。これらの効果は、第１の母材と第２の母材に異なる材料を用いた場合にも得ることができる。
【００５９】
なお、ＨＤＤを０．７気圧に減圧して同様なＡＥ試験を行ったところ、埋め込み材中にバリア材を含むパターンド媒体でも、不合格となるものがあった。不合格のパターンド媒体は、元素の析出を防止する効果がやや弱いものと思われる。しかし、０．７気圧は車載ＨＤＤに要求されるような過酷な動作条件であり、このＡＥ試験に不合格のパターンド媒体でも通常の用途には十分に使用可能である。
【表１】
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【００６０】
実施例２
実施例１と同様な構成のパターンド媒体および磁気記録再生装置を作製した。ただし、母材としてＣ、ＳｉＯ2、ＴａＯまたはＴｉＮを用い、バリア材としてＦｅ、Ｔｂ、ＮｄまたはＢｉを用いた。
【００６１】
表２に、第１の母材、バリア材、第２の母材の材料を示す。また、表２には、実施例１と同様の評価を行った結果も示す。バリア材の形態は、母材の材料、積層構造、バリア材の材料によって、粒子状または層状になった。これは、材料間の濡れ性や成膜時の粒子エネルギーの違いが影響を及ぼしているためであると思われる。実施例１の場合と同様に、埋め込み材中にバリア材を含む本発明の実施形態に係るパターンド媒体については、Ｈｎはわずかな低下を示したが許容範囲内であり、ＡＥ試験は合格となった。減圧ＡＥ試験では、母材が酸化物であると不合格になる傾向があるようだが、詳細は不明である。上述したように、減圧ＡＥ試験で不合格であっても、製品としてのレベルはある程度確保できているので問題はない。
【００６２】
実施例２では、実施例１に比べて、Ｈｎの低下の度合いが小さくなっている。これは、異なる母材を用いたことによって、磁性層の酸化がより低く抑えられているためではないかと推測される。Ｈｎが大きい方がシステムとしては都合がよいので、母材にＣ、ＳｉＯ2、ＴａＯ、ＴｉＮを用いると好ましいことがわかる。これらの効果は、第１の母材と第２の母材に異なる材料を用いた場合にも得ることができる。
【表２】
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【００６３】
実施例３
実施例１と同様な構成のパターンド媒体および磁気記録再生装置を作製した。ただし、母材としてＣｕ、ＣｕＴａまたはＳｉＡｌＯＮを用い、バリア材としてＭｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂａ、Ｈｆ、ＴａまたはＷを用いた。
【００６４】
表３に、第１の母材、バリア材、第２の母材の材料を示す。また、表３には、実施例１と同様の評価を行った結果も示す。バリア材の形態は、母材の材料、積層構造、バリア材の材料によって、粒子状または層状になった。実施例１の場合と同様に、埋め込み材中にバリア材を含む本発明の実施形態に係るパターンド媒体については、Ｈｎはわずかな低下を示したが許容範囲内であり、ＡＥ試験は合格となった。実施例２と同様に、減圧ＡＥ試験では母材が酸化物であると不合格になる傾向があるようだが、やはり詳細は不明である。上述したように、減圧ＡＥ試験で不合格であっても、製品としてのレベルはある程度確保できているので問題はない。
【００６５】
実施例３では、実施例１に比べて、Ｈｎの低下の度合いが小さくなっている。Ｈｎについては実施例３と実施例２とで同程度である。実施例３でも、実施例２と同程度に磁性層の酸化を抑制する効果があるものと推測される。ただし、実施例２および実施例３のうちどちらのパターンド媒体を用いるかは、システムの要求仕様や媒体作製の都合により適宜選定される。これらの効果は、第１の母材と第２の母材に異なる材料を用いた場合にも得ることができる。
【表３】
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【００６６】
実施例４
実施例１と同様な構成のパターンド媒体および磁気記録再生装置を作製した。ただし、母材としてＳｉＯ2またはＣを用い、バリア材としてＭｇ、ＡｌまたはＴｉを用いた。埋め込み材として第１の母材、バリア材、第２の母材を順次堆積した後、Ａｒイオンを用いたイオンミリングによって埋め込み材をエッチバックした。この際、簡易型のイオン分析装置（ＵＬＶＡＣ製ＭＡＬＩＮシリーズ）を用いて、バリア材のエッチングが生じているかどうかをリアルタイムでモニターした。このイオン分析装置は、スパッタガス圧においてもイオンの質量分析ができる。測定できるのは質量数３７までのイオンであるが、本実施例で用いたバリア材は分析可能なので、リアルタイム検出ができる。なお、実際には、事前にエッチング量と質量分析による検出量との相関関係を取得し、その関係を利用してエッチングを制御した。
【００６７】
表４に、第１の母材、バリア材、第２の母材の材料を示す。また、表４には、実施例１と同様の評価を行った結果も示す。ＴＥＭ観測の結果、バリア材の形態はすべて層状であった。これは、質量分析で最適エッチング量を検出できるように、バリア層を少し厚く堆積したためである。実施例１〜３の場合と異なり、本実施例のパターンド媒体ではＨｎが増加した。これは、本実施例で選択した母材とバリア材の組み合わせが最適であり、磁性膜の酸化がほぼ完全に抑えられたためと考えられる。磁性膜を理想的にパターン加工できた場合には、パターン形状は直方体に近くなるので、反磁界が小さくなり、Ｈｎが増加したものと思われる。また、ＡＥ試験だけでなく減圧ＡＥ試験も全て合格となった。この結果も、バリア材による元素溶出の抑制効果が向上したためと思われる。酸化の度合いが少ないことも、ヘッド−ディスクインターフェース（ＨＤＩ）特性の向上をもたらしている可能性もある。これらの効果は、第１の母材と第２の母材に異なる材料を用いた場合にも得ることができる。本実施例のように、第１および第２の母材としてＳｉＯ2またはＣ、バリア材としてＭｇ、ＡｌまたはＴｉを組み合わせた媒体を用いることで、ＨＤＤ装置として最も良好な特性が得られることがわかった。
【表４】
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【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】パターンド媒体を模式的に示す斜視図。
【図２】ディスクリートトラック媒体のデータ部とサーボ部を拡大して示す平面図。
【図３】ディスクリートビット媒体のデータ部とサーボ部を拡大して示す平面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るパターンド媒体の断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るパターンド媒体の断面図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るパターンド媒体の断面図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るパターンド媒体の製造方法を示す断面図。
【図８】本発明の第１の実施形態に係るパターンド媒体の他の製造方法を示す断面図。
【図９】本発明の他の実施形態に係る製造方法で製造されるパターンド媒体を示す断面図。
【図１０】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の斜視図。
【符号の説明】
【００６９】
１１…パターンド媒体、１２…データ部、１３…サーボ部、１４…バースト信号、３１…基板、３２…下地層、３３…磁気記録層、３４…第１の母材、３５…第２の母材、３６…バリア材、５０…筐体、５１…スピンドルモータ、５２…ピボット、５３…アクチュエータアーム、５４…サスペンション、５５…ヘッドスライダー、５６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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